[发明专利]回收液态高炉渣高温显热的装置及方法

权利要求书

1.一种回收液态高炉渣高温显热的装置，其特征在于：包括粒化反应器（3），在粒化反应器（3）的顶部设置有渣流管（2）和气体出口（9），渣流管（2）上方为中间包（1），粒化反应器（3）内部设有转杯（4）和驱动转杯的变频调速电机（5），在粒化反应器（3）的四周器壁上设有6~8个喷嘴（8），喷嘴（8）与环管（7）相连；粒化反应器（3）的底部与粒化渣填充床（6）顶部相连；粒化渣填充床（6）的内部设有旋转布风器（10），旋转布风器（10）与电机（11）相连，气体进口（17）与旋转布风器（10）相连，旋转布风器（10）下方还设有旋转卸料阀（12）。

2.根据权利要求1所述的回收液态高炉渣高温显热的装置，其特征在于：所述的各喷嘴（8）的轴线相切于一虚拟圆（16），此虚拟圆与转杯（4）的上表面在同一平面上，从喷嘴（8）喷入的气体沿粒化反应器（3）的切向进入，且其旋流方向与转杯（4）旋转方向相反。

3.按照权利要求1所述的回收液态高炉渣高温显热的装置，其特征在于：所述的旋转布风器（10）包括底座（13）、风帽（14）和破渣筋（15），底座（13）上方设有风帽（14），风帽（14）上设有破渣筋（15）。

4.根据权利要求3所述的回收液态高炉渣高温显热的装置，其特征在于：所述风帽（14）设置为3~5层，每层风帽板内径、外径处均采用折边结构。

5.根据权利要求3或4所述的回收液态高炉渣高温显热的装置，其特征在于：所述风帽（14）上设置6条破渣筋（15），破渣筋头向上翘起，呈耙齿形，沿旋转布风器（10）转动方向，破渣筋（15）的前方边缘高于后方边缘。

6.一种用如权利要求1所述回收液态高炉渣高温显热的装置进行高温显热回收的方法，其特征在于：利用液态高炉渣的高温显热进行CH₄-H₂O-CO₂重整反应生产甲醇，高炉渣既是传热介质，又是催化剂，冷却后的高炉渣用于生产水泥。

7.根据权利要求6所述的回收液态高炉渣高温显热的方法，其特征在于：CH₄-H₂O-CO₂混合气体中CH₄：H₂O：CO₂的摩尔比为3:2:1，混合气体分两部分，占总量10~20%的混合气体用于液态高炉渣的粒化和急冷，占总量80~90%的混合气体用于粒化后高炉渣的冷却，最终全部混合气体发生重整化学反应生成甲醇。

8.根据权利要求6所述的回收液态高炉渣高温显热的方法，其特征在于：在粒化反应器内，液态高炉渣在转杯离心力和高速喷出的反应性混合气体（CH₄-H₂O-CO₂）的风力作用下冷却粒化，高温渣粒与CH₄-H₂O-CO₂混合气体直接接触，两者进行强烈的热交换，进行第一次热量回收，使高温液态渣持有的热量用于吸热化学反应，生成甲醇（CH₃OH），将液态高炉渣的显热转变为洁净的化学能；然后再经粒化渣填充床将CH₄-H₂O-CO₂混合气体预热到反应所需温度，进行第二次热量回收，冷却后的高炉渣粒由下部的旋转卸料阀排出；具体步骤如下：

（1）从高炉经渣沟流出的液态高炉渣温度大于1400℃，流入中间包，经渣流管流入粒化反应器，在转速为1000~2300转/分钟、直径为80~180mm的转杯离心力作用下破碎成直径小于10mm的液滴，同时将占总量10~20%的CH₄-H₂O-CO₂混合气体由粒化反应器圆周的环管经6~8个喷嘴沿切向喷入粒化反应器，高温液滴在混合气体的风力作用下进一步破碎和冷却，高温液滴凝固为高温渣粒；

（2）占总量80~90%的CH₄-H₂O-CO₂混合气体由粒化渣填充床下部进入，与由喷嘴喷入的混合气体混合，与高温液滴和渣粒直接接触，在高炉渣的催化作用下，反应生成甲醇（CH₃OH），完成第一次强烈的热交换，高温渣粒的温度在大于10℃/min的降温速率下降至800~900℃，高效地将液态高炉渣的显热转变为高附加利用价值的甲醇的化学能，此阶段为液态高炉渣的急冷段；

（3）在重力作用下，上述高温渣粒进入粒化反应器下方的粒化渣填充床并与由粒化渣填充床下方进入经粒化渣层逆流而上的CH₄-H₂O-CO₂混合气体进行第二次热量交换，高温渣粒温度降至150℃，混合气体温度由常温升至700℃以上，此阶段为高炉渣的缓冷段；冷却后的高炉渣粒由底部的旋转卸料阀排出。